资源简介

(共24张PPT)
第4节 跨学科实践：制作简易活塞式抽水机
第九章 压强
1.知道活塞式抽水机工作原理。
2.学会制作简易的活塞式抽水机。
对于很多80 后的父母，活塞抽水机是童年记忆的一部分，上世纪八九十年代，为了方便饮水，很多农户都会在院子的合适地方打一口井，并安装一台活塞式抽水机。人们只需用手上下提压摇杆，就能将地下水抽上来，方便实用。
在生产生活中，人们常用抽水机将水从低处抽到高处。其中有一种活塞式抽水机，利用人力反复提压手柄就可以抽水。
本节我们就自己动手制作一台简易活塞式抽水机。
项目提出
要制作简易活塞式抽水机，需要了解抽水机
（1）了解活塞式抽水机的结构（如图）：它是由圆筒、活塞、单向阀门（上阀门和下阀门）、进水管、出水管和摇杆等组成的。
项目分析
（2）了解活塞式抽水机的工作原理：活塞式抽水机是利用活塞的往复运动及大气压的共同作用把地下水从低处抽到高处的。我们自制的简易活塞式抽水机就是根据此原理制作的。
使用时，若提起活塞，阀门A受到大气压的作用而关闭，活塞的下面空气稀薄，气压小于外界的大气压。于是，低处的水受到大气压的作用推开阀门B进入圆筒（图甲）
当压下活塞时，阀门B被水压下而关闭，水受阻不能向下流动，于是冲开阀门A进入圆筒的上部（图乙）；
再提起活塞时，活塞上面的水迫使阀门A关闭，水从出水管流出。与此同时，低处的水又在大气压的作用下推开阀门B而进入圆筒（图丙）。
这样，活塞不停地上下移动，水就从管口连续不断地流出。
1.准备材料：一个用来装洗涤液的空瓶子，一根筷子，一块塑料片，一个玻璃球，一块橡皮膏，一根塑料管。
项目实施
（1）如图所示，剪下瓶子的瓶底，瓶子上部作为抽水机的圆筒。把瓶底再略剪一小部分作为活塞，使瓶底的外径与瓶子的内径相吻合。
（2）在瓶子的侧壁上打一个出水口，插上一段塑料管作为出水管。拔掉瓶盖上的小帽，把瓶口作为进水口。
2.开始制作
（3）在活塞上打两个孔A、B，中间的孔A用来固定筷子。用橡皮膏把塑料片的一边黏在活塞上，使塑料片能盖住孔B，作为一个阀门。把玻璃球放到瓶子里作为另一个阀门。
（4）如图所示，装上活塞，抽水机就组装好了。将瓶口朝下浸入水中，上下拉动活塞，抽水机就会把水抽上来。
视频演示——《自制活塞式抽水机》
1.用制作好的抽水机抽水。比一比哪个小组制作的抽水机运转得更流畅。
2.讲解抽水机各部件的作用，并说明选择材料时的想法。说一说，它们是怎样实现抽水机的功能的 这样的抽水机提升水的最大高度是多少
3.你能从设计、选材上提出优化方案，制作一个更好的抽水机吗
展示交流
活塞式抽水机提升水的最大高度
活塞式抽水机是利用大气压将水抽上来的，因此当水压与大气压相等时，水的高度无法再次提升，根据p=ρgh可知，提升水的最大高度为：
在实际的使用中，活塞式饮水机常因密封程度不好等原因，提水高度达不到10.3m。
如何改进活塞式抽水机呢？
活塞式抽水机的改进
材料选择：
使用轻质、强度高的材料制作圆筒，能减轻抽水机整体重量，便于操作。同时制作圆筒时使用透明材料可以在演示时更方便地观察到其内部情况。
密封性增强：
可以采用高质量的密封圈来替代；在实际的生活中，使用活塞式抽水机前常向圆筒内加一瓢水以增强密封性；确保各处连接尽量紧密，以减少空气进入。
活塞式抽水机的改进
活塞式抽水机的改进
操作方法：
在使用抽水机时，应确保进水管口浸在水中的深度足够，以保证吸水效果。
活塞的上下运动应保持稳定和匀速，避免过快或过慢，以维持稳定的抽水效率。
开拓视野： 离心抽水机
抽水机在启动前，先往泵壳内灌满水，排出泵壳内的空气，当启动后，叶轮在电动机的带动下高速旋转，泵壳里的水也随叶轮高速旋转，同时被甩入出水管中，这时叶轮附近的压强减小，大气压迫使低处的水推开底阀，沿进水管进入泵壳，进入泵壳的水又被叶轮甩入出水管，这样一直循环下去，就不断把水送到了高处。
抽水机理论能提升的水的高度约为10.3m
原理：大气压强
活塞式抽水机的结构
材料的准备与选择
制作步骤
简易活塞式抽水机的改进方式
制作简易活塞式抽水机
工作原理
活塞式抽水机的制作
展示与交流
1．常见的活塞式抽水机。图中表示了它的工作原理：当提起活塞时，阀门B关闭，大气压迫使水推开阀门 进入圆筒；压下活塞时，阀门A关闭，水不能往下流就推开阀门 进到活塞上方；再提起活塞，阀门A打开，阀门B关闭，外界的水又进入活塞下部的圆筒内，活塞上部的水则流了出来。（均选填“A”或“B”）
A
B
2. 如图所示为活塞式抽水机的工作原理示意图。如图甲，提起活塞时，阀门A关闭，低处的水在 作用下推开阀门B，进入圆筒；如图乙，压下活塞时，阀门B关闭，活塞下面的水推开阀门 ，涌入活塞上面；如图丙，再提起活塞时，活塞上面的水迫使阀门 关闭，水从出水口流出。
大气压
A
A
3.出土于战国时期墓葬的竹节柄铜汲酒器，是我国目前发现的最早利用大气压原理的青铜器，比马德堡半球实验早了近两千年，如图11 是该汲酒器取酒过程的示意图，长柄上端与球形底部各开一小孔a、b。
解析：当将汲酒器插入酒缸中时，汲酒器和酒缸就构成了一个连通器；汲酒器中装有酒水后，用拇指轻轻压住方孔a 并向上提起汲酒器，汲进之酒毫无滴洒，这是由于大气压的作用；重力方向是竖直向下的，因此松开拇指，酒在重力的作用下会缓缓流出。

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